摘　要：通过力学性能及热性能测试研究了不同环氧树脂、固化剂、填料对环氧灌封料性能的影响，结果表明：选用纳米橡胶改性环氧树脂与脂肪族环氧树脂，改性甲基六氢苯酐固化剂及600目硅灰石与有机膨润土填料制备的环氧灌封材料热变形温度可达到190℃以上，弯曲强度达到92 MPa，冲击强度15.5 kJ／m²。
关键词：耐高温；环氧灌封料；纳米橡胶；脂肪族环氧树脂；改性甲基六氢苯酐；硅灰石；弯曲强度；冲击强度

0 　引言

　　环氧树脂灌封料是由环氧树脂、稀释剂、填料、固化剂、促进剂等组成的。由于环氧树脂本身含多种极性基团及活性很大的环氧基，具有很强的粘接力，因而适用于多种材料的粘接与灌封。目前应用于灌封料的环氧树脂主要有双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂肪族环氧树脂及各种改性环氧树脂，目前市面上有一种纳米橡胶改性环氧树脂，其采用超细(纳米级)全硫化粉末橡胶为主要改性原料，使改性后的环氧树脂韧性、热学及力学性能均大幅提高，而刚性并不降低。随着航空、航天、船舶以及电子等事业的发展，灌封器件的高性能化对灌封材料提出了越来越高的要求。但国内耐高温、低温高性能胶粘剂的基础研究和产品开发方面比较薄弱，大部分高性能胶粘剂均需进口，国内市场上高性能产品很少。
    本文选用纳米橡胶改性环氧树脂与脂环族环氧树脂为基本材料，自制改性酸酐为固化剂，采用硅灰石和碳酸钙等不同填料对环氧树脂进行填充改性。终制备了一种耐高温用灌封树脂，其固化物耐热性能高，并具有良好的力学及电性能，且非固化物粉体沉淀少，更适于国内机械及手工浇铸生产。

1　实验部分

1.1　原材料和主要设备
　　纳米橡胶改性环氧树脂(H－0804)，株洲同心实业发展有限公司；双酚A环氧树脂(CYD－128)，岳阳石化厂；酚醛环氧树脂(F－51)，江苏三木基团有限公司；脂肪族环氧树脂(ERL－4221)，天津市合成材料工业研究所；甲基四氢邻苯二甲酸酐(MTHPA)，浙江嘉兴嘉化集团有限公司；甲基六氢邻苯二甲酸酐(MHHPA)，浙江嘉兴嘉化集团有限公司；2－乙基－4甲基咪唑(EMZ)，上海试剂一厂；硅灰石，江西新余市思远矿业有限公司；硅烷偶联剂(KH－560)，南京优普化工有限公司；DHG－9000型真空烘箱、SG－250型辊机、SWJ5000型材料试验机、XCJ500型冲击试验机、NDJ－1型旋转粘度计。
1.2　样品制备
　　灌封料A组分：秤取100 g环氧树脂、150 g填料、0.5 g助剂，混合后进行搅拌，待基本均匀后，经三辊机反复辊轧3次，使各组分充分分散均匀，致使环氧树脂充分润湿各种填料体系均匀细腻。
　　灌封料B组分改性酸酐制备方法：秤取100 g甲基六氢苯酐加热至80℃，秤取0.5 g促进剂2－乙基－4甲基咪唑加入到酸酐中。搅拌至酸酐溶化，在80℃保温1 h。缓慢冷却至室温。
　　环氧树脂灌封材料的使用工艺：1)表面清理：将灌注过程中所用的模具、搅拌器及灌封工具等用丙酮清洗干净，晾干。2)灌注：秤取250 g的A组分，加热后放置于真空烘箱中脱泡至无泡。再加入90 g的B组分，进行混合，并用玻璃棒将灌封材料顺着1个旋转方向搅拌均匀。将灌封料进行脱泡处理后浇注在涂有脱模剂的模具中，进行固化。3)固化工艺条件为85℃／2.5 h+180℃／4 h。
1.3　性能测试
　　胶粘剂粘度按：GB／T 2794―2013测定；塑料拉伸性能：按GB／T 1040.3―2006测定；硬质橡胶冲击强度：按HG／T 3845―2008测定；电气绝缘材料玻璃化转变温度：按GB／T 22567―2008测定；塑料弯曲负载热变形温度：按GB／T 1634―2004测定。

2　结果与讨论

2.1　环氧树脂的选择对灌封料性能的影响
　　脂肪族环氧树脂是由不饱和脂环化合物经过有机酸氧化后制得，它的结构特点是1种环氧基直接连在脂环上的化合物，能形成紧密的刚性分子结构，与双酚A环氧对比它具有热稳定性良好、耐候性好、电绝缘性能优异、工艺性能好、安全性高的特点。其与普通环氧树脂灌封料性能指标见表1。

　　脂肪族环氧树脂制备的环氧灌封料耐热性能较好，但冲击强度和弯曲强度不高。而脂肪族环氧树脂和纳米橡胶改性环氧树脂复合制备的环氧树脂灌封料在热性能和物理性能上均有较好的表现。所以我们采用了2种环氧树脂复合的方法来制备耐高温环氧树脂灌封料。
2.2　环氧固化剂
　　酸酐类固化剂是双组分环氧灌封料重要的固化剂。这是因为酸酐具有工艺性好，物理力学、电气性能优良，尤其是耐热性高和化学稳定性好等特点。常用的品种有液态甲基四氢邻苯二甲酸酐、液态甲基六氢邻苯二甲酸酐等，为了使固化物获得更好的性能，以液体甲基六氢邻苯二甲酸酐为主体，向其中加入2－乙基－4甲基咪唑，对酸酐进行改性。使用这种改性酸酐固化剂而制得的环氧灌封料在固化后的韧性，及耐高温性能均有较好的效果。选用了甲基四氢邻苯二甲酸酐和甲基六氢邻苯二甲酸酐与改性酸酐固化剂进行了对比实验，见表2。

　　由表2数据可以看出，以甲基六氢苯酐做固化剂所得环氧固化物各种性能要优于甲基四氢苯酐所制得的产物性能。而以改性甲基六氢苯酐做固化剂
制备的环氧灌封料各种性能相比更加优异。尤其在耐高温性能上具备明显优势。这足以表明这种改性酸酐的研制是很成功的。
2.3　填充料的选择对灌封料性能的影响
　　由于不同品种的无机非金属矿物填料颗粒形状、化学成分、晶体结构及物理化学性质的不同，其对填充高聚物基复合材料的力学性能、热学性能、电学性能及加工性能等的影响也不同，将2种以上无机非金属矿物填料进行复合，使填料体系的体相结构复杂化和表面活性相容化，不同颗粒形状、化学成分、晶体结构及物理化学性质的无机非金属矿物填料有机结合，在填充时取长补短、相互配合，可以实现无机非金属矿物填料填充性能的优化。我们选用了多种填料进行组合，不同填料对环氧灌封料性能的影响进行了测试见表3。

　　对以上性能数据分析，用硅灰石为填料的环氧树脂灌封材料的力学性能比用硅微粉、方解石做填料的环氧树脂灌封材料性能有明显提高。而在热学性能上用600目硅微粉与纳米碳酸钙混合填料制备的环氧树脂灌封料表现较为优异，但其冲击强度不高。综合比较，我们选择了600目硅灰石与有机膨润土复合填料来制备环氧灌封料。

3　结论

　　1)以超细纳米级全硫化粉末橡胶改性环氧树脂和脂肪族环氧树脂复合制备环氧灌封料，可以在提高环氧灌封料热性能，保证环氧灌封料力学性能的同时，又不使其韧性降低。
　　2)以改性甲基六氢苯酐做固化剂制备的环氧灌封料各种性能与普通甲基四氢苯酐和甲基六氢苯酐制备的环氧灌封料的综合性能相比更加优异。
　　3)以600目硅灰石与有机膨润土复合填料来制备环氧灌封料可以取得较好的力学性能。